[发明专利]CMOS图像传感器以及其制造方法

说明书

本申请要求享有2006年12月29日提出的申请号为No.10-2006-0137349的韩国专利申请的优先权，在此结合其全部内容作为参考。

技术领域

本发明涉及一种CMOS图像传感器及其制造方法，更具体地说，涉及一种能够进行复位处理以防止图像滞后并抑制暗电流的CMOS图像传感器及其制造方法。

背景技术

图像传感器将光学图像转换成电信号。图像传感器分成互补金属氧化物硅(CMOS)图像传感器或者电荷耦合器件(CCD)图像传感器。与CMOS图像传感器相比CCD图像传感器具有更高的敏感度和更低的噪音。然而，CCD图像传感器更难以小型化且难于与其它器件集成。CCD图像传感器的功耗也较高。另一方面，CMOS图像传感器是应用比CCD图像传感器更简单的工艺制备的。CMOS图像传感器较易于小型化和与其它器件集成。CCD图像传感器的功耗也较高。

随着制备半导体器件技术的发展，制备CMOS图像传感器的技术以及因此CMOS图像传感器的特性也得到了极大地提高了。因此，目前对CMOS图像传感器已经进行了很多研究。

在CMOS图像传感器的现有制造方法中，由于应力用于形成浅沟槽隔离(STI)的间隙填充工艺将引起位错。由于STI蚀刻损伤会发生不期望的暗电流。在间隙填充工艺之后的致密化工艺，或者应用离子注入工艺，已经用在解决这些问题以及最小化STI界面中的噪音的尝试中。

由于CMOS图像传感器的特性，与实际图像中的饱和信号相比在STI和光电二极管之间界面中的噪音不可忽略。由此，需要对噪音特性进行更严格的限制。

在CMOS图像传感器中，为了制备传感器以仅检测真实的图像信号，在图像信号产生之前，使用复位晶体管去除光电二极管区域中的所有电子。为此目的，高V_dd对于完全复位(perfect reset)是有利的。然而，由于CMOS图像传感器通常用在诸如移动电话的低功率产品中，V_dd受到了限制。因此，造成图像滞后，并且CMOS图像传感器的特性显著降级。

发明内容

实施例涉及一种制造图像传感器的方法，其能够通过进行基本完全的复位工艺来防止图像滞后并抑制暗电流。实施例涉及一种CMOS图像传感器，其包括形成在半导体衬底上方并限定光电二极管区FD、有源区和器件隔离区的P型外延层。器件隔离膜形成在器件隔离区中并包括电极。栅极形成在P型外延层上方，其间插入有栅极绝缘膜。

实施例涉及一种制造CMOS图像传感器的方法，该方法包括使用外延工艺在半导体衬底上方形成外延层，该外延层限定了光电二极管(PD)、有源区和器件隔离区。形成在外延层上方两个侧壁处形成有间隔垫，并在其间插入栅极绝缘膜的栅极。通过浅沟槽隔离(STI)工艺将器件隔离膜形成在外延层器件隔离区中。形成用于在器件隔离膜中间部分形成开口的光刻胶图案。使用应用光刻胶图案的反应离子蚀刻(RIE)方法在器件隔离膜中形成接触孔。通过在接触孔中填充导电材料形成电极。

在实施例中，以对应于器件隔离膜深度的大约1/2和2/3之间的深度形成器件隔离膜的接触孔。在实施例中，形成电极包括用金属或多晶硅填充接触孔，进行回蚀刻工艺和平坦化金属或多晶硅。

附图说明

实例图1A是示出根据实施例CMOS图像传感器的平面图。

实例图1B是沿着实例图1A的线A-A′取得的截面图。

实例图2A至2C是示出根据实施例CMOS图像传感器制造方法的截面图。

具体实施方式

实例图1A示出根据实施例的CMOS图像传感器的平面图，实例图1B是沿着实例图1A的线A-A′取得的截面图，以及实例图2A至2C是示出根据实施例CMOS图像传感器制造方法的截面图。

如实例图1A和1B中所示，根据实施例的CMOS图像传感器包括：在有源区1中最宽部分处形成的光电二极管区域PD、形成为交叠除光电二极管区PD之外的有源区1的转移晶体管Tx、复位晶体管Rx以及驱动晶体管Dx。CMOS图像传感器包括P+型半导体衬底2，其中限定了光电二极管区PD、有源区1和器件隔离区。P-型外延层6形成于半导体衬底2上方。其间隔离膜6形成于器件隔离区中并包括形成于其中的电极30。栅极10形成在外延层4上方，栅极绝缘膜8插入其间。n型扩散区14形成在光电二极管区PD的外延层4中。栅极间隔垫12形成在栅极10的两个侧壁上。在晶体管Tx、Rx和Dx当中，轻掺杂漏极(LDD)区16形成在有源区1中。n+型扩散区18通过将n+型掺杂剂离子注入到浮置扩散区FD的外延层4中而形成。